不同晶面砷化鎵襯底化學(xué)機(jī)械拋光研究.pdf

1、化學(xué)機(jī)械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)工件表面全局平坦化的有效方法，可以獲得高精度、低表面粗糙度值和無損傷的表面，因此廣泛應(yīng)用于晶片的加工。在生產(chǎn)實(shí)際中，不同晶面砷化鎵晶片作為襯底制作不同性能的元器件，然而用相同化學(xué)機(jī)械拋光工藝參數(shù)加工不同晶面砷化鎵晶片的表面質(zhì)量差異性較大。為此，本課題對(duì)不同晶面砷化鎵晶片的化學(xué)機(jī)械拋光特性進(jìn)行研究，以在對(duì)生產(chǎn)實(shí)際具有指導(dǎo)作用。本文主要研究工作如

2、下:
　　利用變載荷劃痕實(shí)驗(yàn)在聲發(fā)射自動(dòng)劃痕儀上對(duì)三種不同晶面砷化鎵晶片的五個(gè)方向進(jìn)行四次重復(fù)劃痕實(shí)驗(yàn)，由自動(dòng)劃痕儀測(cè)出三種晶片在五個(gè)方向的摩擦力和聲發(fā)射曲線，用最小二乘法算出三種晶片在五個(gè)方向的摩擦系數(shù)，并取平均值;然后，用恒載荷劃痕實(shí)驗(yàn)對(duì)三種不同晶面砷化鎵晶片的五個(gè)方向進(jìn)行四次重復(fù)劃痕實(shí)驗(yàn)，利用三維形貌儀測(cè)量劃痕形貌，計(jì)算三種晶片在五個(gè)方向的刻劃硬度和材料去除率，結(jié)果表明:三種晶片在五個(gè)方向的摩擦系數(shù)、刻劃硬度和材料去除率相差

3、很大，其中(100)to(111)15°晶片的數(shù)值相對(duì)其它兩種晶面的數(shù)值大。從這三個(gè)方面說明三種不同晶面的砷化鎵晶片存在嚴(yán)重的各向異性。
　　利用單顆二氧化硅磨粒模擬三種晶片在化學(xué)機(jī)械拋光中的化學(xué)作用和機(jī)械作用的差異性。本實(shí)驗(yàn)采用單因素實(shí)驗(yàn)法通過改變加載壓力分別研究三種晶片在過氧化氫溶液和去離子水條件下的磨損體積和表面形貌。結(jié)果表明:三種晶片在過氧化氫溶液下的磨損體積大于在去離子水中的磨損體積，但是表面較粗糙，且在相同壓力下(10

4、0)to(111)15°晶片的磨損體積最大;而且隨著壓力的增加，磨損體積增大，但是表面形貌變差。
　　最后，對(duì)三種不同晶面的砷化鎵晶片進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光實(shí)驗(yàn)?；趩蚊嫠念^拋光機(jī)ES36B-4P-4M，采用單因素實(shí)驗(yàn)法研究了拋光壓力、拋光頭轉(zhuǎn)速和拋光盤轉(zhuǎn)速對(duì)三種晶片的材料去除率、表面粗糙度和TTV的影響，利用三維形貌儀、精密電子天平、數(shù)顯千分表分別測(cè)量三種晶片的表面形貌、拋光前后的質(zhì)量和晶片的厚度。結(jié)果表明:三種晶片的材料去除率不滿足